CURSUL XI PARTEA 9 CONTROLUL LOCAL ŞI UMORAL AL FLUXULUI SANGUIN TISULAR
Controlul local al fluxului sanguin ca răspuns la necesităţile tisulare Unul dintre Unul dintre princi principii piile le fundam fundamen ental talee care care stau stau la baza baza funcţi funcţiei ei circu circulat latorii orii este este capac capacita itatea tea fiecăr fiecărui ui ţesut ţesut de a contro controla la fluxul fluxul sangui sanguinn local local depen dependen dentt de necesi necesităţ tăţile ile metabolice. Necesităţile tisulare specifice pentru care fluxul sanguin este important sunt următoarele: 1) aportul de O 2 la nivelul ţesuturilor 2) aportul altor elemente nutritive, cum sunt glucoza, aminoacizii şi acizii graşi 3) îndepărtarea CO 2 din ţesuturi 4) îndepărtarea ionilor de hidrogen din ţesuturi 5) menţinerea concentraţiilor tisulare adecvate ale altor ioni 6) transportul diverşilor hormoni şi al altor substanţe către diferite ţesuturi. Anumite organe au necesităţi speciale (ex. fluxul sanguin cutanat determină rata pierderii de căldură de către organism şi în acest fel facilitează controlul temperaturii corpo corporal rale; e; circul circulaţi aţiaa uno unorr canti cantităţ tăţii adecva adecvate te de plasmă plasmă sangui sanguină nă la nivel nivel renal renal permit permitee rinichilor să elimine produşii finali de metabolism din organism). Fluxul sanguin prezintă variaţii la nivelul diferitelor ţesuturi şi organe, este importantă reglarea tisulară a fluxului sanguin local (ţesuturile nu suferă niciodată din cauza deficitului de O2). Mecanismele Mecanismele de control ale fluxului sanguin
Controlul fluxului sanguin local poate fi împărţit în două categorii 1) controlul pe termen scurt şi 2) controlul pe termen lung. Controlul pe termen scurt se obţine prin variaţii rapide ale gradului de vasodilataţie sau vasoconstricţie al arteriolelor, metaarteriolelor şi sfincterelor precapilare, se realizează în câteva sec-min. astfel încât asigură menţinerea unui flux sanguin tisular local optim. Controlul pe termen lung (mult mai bun) necesită variaţii lente ale fluxului sanguin pe parcursul unei perioade perioade de câteva câteva zile, săptămâni săptămâni sau chiar luni. Reglarea pe termen scurt a fluxului sanguin local Efectul metabolismului tisular asupra fluxului sanguin local
S-a observat că o creştere a metabolismului de până la 8x faţă de valoarea normală determină creşterea rapidă a fluxului sanguin de aprox. 4x. Regla eglarrea pe ter termen men scurt a flux fluxu ului lui sang anguin uin loc local când ând se mod modific ifică ă disponibilitatea O2
Unul dintre cele mai necesare elemente nutritive metabolice este oxigenul. Când disponibilitatea O2 la nivelul ţesuturilor scade, în situaţii precum 1) la altitudine înaltă, 2) în pneumonie, 3) în intoxicaţia cu CO sau 4) în intoxicaţia cu cianuri, fluxul sanguin tisular creşte marcat. Există două teorii fundamentale despre reglarea fluxului sanguin sanguin local atunci când se modifică fie rata metabolismului tisular, fie disponibilitatea O 2. Acestea sunt1) teoria vasodilataţiei şi 2) teoria deficitului de O 2.
Teoria vasodilataţiei în reglarea pe termen scurt a fluxului sanguin local – rolul special posibil al adenozinei
Potrivit acestei teorii, cu cât este mai mare rata metabolismului sau cu cât este mai redusă disponibilitatea tisulară a O 2 sau a altor elemente nutritive, cu atât este mai mare rata de formare a unor substanţe vasodilatatoare în celule (substanţele vasodilatatoare difuzează prin ţesuturi către sfincterele precapilare, metaarteriole şi arteriole şi produc vasodilataţie. Unele dintre substanţele vasodilatatoare care au fost luate în considerare sunt adenozina, CO2, compuşii cu adenozin fosfat, histamina, ionii de potasiu şi ionii de hidrogen. Majoritatea teoriilor despre vasodilataţie au la bază supoziţia că substanţa vasodilatatoare este eliberată din ţesut în principal ca răspuns la deficitul de O 2. Dintre vasodilatatoarele locale, adenozina este cea mai importantă pentru controlul fluxului sanguin local (ex. mici cantităţi de adenozină sunt eliberate de celulele musculare cardiace când fluxul sanguin coronarian se reduce prea mult, iar această eliberare determină vasodilataţie locală suficientă pentru ca fluxul coronarian să revină la valoarea normală, pentru a acoperi necesităţile crescute pentru substanţe nutritive ale cordului cu activitate crescută. Acelaşi mecanism dependent de adenozină stă la baza reglării fluxului sanguin la nivelul muşchilor scheletici şi al multor alte ţesuturi. Teoria deficitului de O2 în reglarea fluxului sanguin local
Deşi teoria vasodialataţiei este larg acceptată, anumiţi fiziologi sunt adepţii unei alte teorii, care este denumită teoria deficitului de O 2 sau teoria deficitului de elemente nutritive. Concentraţia locală a O 2 poate regla fluxul sanguin al regiunii implicate. Rolul posibil al unor elemente nutritive în afara O2 pentru controlul fluxului sanguin local.
S-a demonstrat că absenţa glucozei în sângele care irigă un ţesut poate determina vasodilataţie locală. Exemple speciale de control metabolic pe termen scurt al fluxului sanguin local
Mecanismele pentru reglarea fluxului sanguin local sunt denumite mecanisme metabolice deoarece funcţionează ca răspuns la necesităţile metabolice tisulare. Hiperemia (reactivă şi activă) intervin, de asemenea, în controlul metabolic al fluxului sanguin local. Autoreglarea fluxului sanguin în condiţiile devierii presiunii arteriale de la valoarea normală – mecanismele metabolic şi miogen La nivelul oricărui ţesut al organismului, o creştere acută a presiunii arteriale determină imediat creşterea fluxului sanguin, însă, în mai puţin de un minut, fluxul sanguin în majoritatea ţesuturilor revine aproape de nivelul normal, chiar dacă presiunea arterială rămâne crescută. Fenomenul de revenire a fluxului către valoarea normală este denumit autoreglarea fluxului sanguin. Există două teorii pentru explicarea mecanismului de autoreglare pe termen scurt a fluxului sanguin: 1) teoria metabolică (când presiunea arterială devine prea mare, elementele nutritive determină apoi constricţia vaselor sanguine) şi 2) teoria miogenă (distensia bruscă a vaselor sanguine mici declanşează o contracţie cu durată de câteva sec. a muşchiului neted vascular, ex. când presiunea arterială ridicată destinde vasul se produce constricţie vasculară reactivă, ceea ce reduce fluxul sanguin aproape de valoarea normală; la presiuni scăzute,
gradul distensiei vasculare este mai redus, astfel încât muşchiul neted se relaxează şi permite creşterea fluxului). Mecanisme speciale pentru reglarea pe termen scurt a fluxului sanguin în anumite ţesuturi
La nivelul rinichiului, controlul fluxului sanguin este realizat în principal prntr-un mecanism de feed back tubulo-glomerular, prin care compoziţia lichidului în regiunea proximală a tubului distal este detectată de o structură epitelială tubulară denumită macula densa (localizată în regiunea în care tubul distal se învecinează cu arteriolele aferentă şi eferentă, la nivelul aparatului juxtaglomerular al nefronului). Când o cantitate prea mare de lichid este filtrată prin glomerul din sânge în sistemul tubular, sunt transmise semnale specifice de feed back de la macula densa, acestea determinând constricţia arteriolelor aferente, ceea ce conduce la readucerea atât a fluxului sanguin renal cât şi a ratei filtrării glomerulare înapoi către valoarea normală. La nivel cerebral, controlul fluxului sanguin este influenţat nu numai de către concentraţia tisulară de O2, ci şi de concentraţiile CO 2 şi ale ionilor de hidrogen. Creşterea uneia sau a ambelor conduce la dilatarea vaselor cerebrale şi permite îndepărtarea rapidă a excesului de CO2 sau de ioni de hidrogen de la nivelul ţesuturilor cerebrale (nivelul excitabilităţii cerebrale este strâns dependent de controlul precis atât al concentraţiei CO 2 cât şi al concentraţiei ionilor de hidrogen). Mecanismul dilatării arterelor din amonte când fluxul sanguin microvascular creşte – factorul de relaxare derivat din endoteliu ( oxidul nitric)
Celulele endoteliale care tapetează arteriolele şi arterele mici sintetizează mai multe substanţe, care când sunt eliberate, pot afecta gradul de relaxare sau de contracţie al peretelui arterial. Cea mai importantă dintre acestea este o substanţă vasodilatatoare denumită factor de relaxare derivat din endoteliu, acesta fiind alcătuit în principal din oxid nitric (cu timpul de înjumătăţire de 6 sec.). Fluxul sanguin rapid prin artere şi arteriole exercită un efect de forfecare asupra celulelor endoteliale din cauza frecării dintre sângele vâscos şi pereţii vasculari. Efectul de forfecare deformează celulele endoteliale în direcţia fluxului şi duce la creşterea semnificativă a eliberării de oxid nitric şi relaxarea consecutivă a vaselor sanguine (benefic prin creşterea diametrelor arterelor din amonte de fiecare dată când fluxul sanguin microvascular din aval creşte). Reglarea pe termen lung a fluxului sanguin
Controlul pe termen lung al fluxului sanguin local acţionează alături de mecanismele pentru reglarea pe termen scurt. Reglarea pe termen lung asigură un control mult mai eficient al fluxului. Reglarea pe termen lung a fluxului sanguin este deosebit de importantă când se modifică necesităţile metabolice tisulare pe termen lung. Mecanismele reglării pe termen lung – modificarea vascularizaţiei tisulare
Mecanismul reglării locale pe termen lung a fluxului sanguin local acţionează în principal prin modificarea vascularizaţiei tisulare (ex. dacă metabolismul într-un anumit ţesut este menţinut crescut pentru o perioadă lungă de timp, vascularizaţia creşte; dacă este redus, vascularizaţia scade). Rolul O2 în reglarea pe termen lung
Oxigenul este important nu numai pentru controlul pe termen scurt al fluxului sanguin local, ci şi pentru controlul pe termen lung (ex. creşterea vascularizaţiei ţesuturilor la persoanele care trăiesc la altitudini ridicate, unde O2 atmosferic este în concentraţie redusă). Importanţa factorului de creştere derivat din endoteliul vascular în formarea unor noi vase de sânge
Există aprox. 12 factori care determină creşterea unor vase de sânge noi, aproape toţi sunt peptide de dimensiuni mici. Trei dintre aceştia au fost studiaţi în amanunţime: factorul de creştere derivat din endoteliul vascular, factorul de creştere fibroblastic şi angiogenina (izolaţi dinţesuturi la nivelul cărora aportul sanguin era insuficient). Deficitul de O 2 şi/sau alte elemente nutritive conduce la sinteza factorilor de creştere vasculari (factori angiogeni, determină formarea de noi vase de sânge). Vascularizaţia este determinată de fluxul sanguin necesar maxim şi nu de fluxul sanguin necesar mediu
O caracteristică importantă a controlului vascular pe termen lung este reprezentată de faptul că vascularizaţia este determinată de nivelul maxim necesar al fluxului sanguin şi nu de nivelul necesar mediu. Dezvoltarea circulaţiei colaterale – un fenomen al corelării pe termen lung a fluxului sanguin local
Obstrucţia unei artere sau a unei vene la nivelul oricărui tip de ţesut determină formarea unui canal vascular nou în jurul zonei de ocluzie, care permite restabilirea cel puţin parţială a aportului sanguin către ţesutul afectat. Formarea vaselor colaterale urmează principiile reglării atât pe termen scurt cât şi pe termen lung a fluxului sanguin: reglarea pe termen scurt este reprezentată de dilatarea rapidă mediată neurogen şi metabolic şi este urmată pe termen lung de creşterea numărului şi dimensiunii vaselor sanguine noi pe parcursul unei perioade de câteva săptămâni. Cel mai important exemplu de dezvoltare a vaselor sanguine colaterale este întâlnit în cazul trombozei uneia dintre areterele coronare. Controlul umoral al circulaţiei
Controlul umoral al circulaţiei constă în controlul circulaţiei de către substanţele secretate sau absorbite din fluidele organismului – spre exemplu hormonii şi ionii. Unele dintre aceste substanţe sunt sintetizate în glande speciale şi transportate pe cale sanguină la nivelul întregului organism, altele sunt formate local în anumite ţesuturi şi determină numai efecte circulatorii localizate. Agenţi vasoconstrictori Norepinefrina şi epinefrina
Norepinefrina este un hormon cu acţiune vasoconstrictoare deosebit de intensă; efectul vasoconstrictor al epinefrinei are intensitate mai redusă, iar în unele ţesuturi poate produce chiar vasodilataţie uşoară (un ex. de vasodilataţie . determinată de epinefrină este întâlnit în cazul dilatării arterelor coronare în timpul activităţii carduace susţinute). Când sistemul nervos simpatic este stimulat la nivelul majorităţii regiunilor organismului în perioadele de stres sau efort fizic , terminaţiile nervoase simpatice eliberează în ţesuturi norepinefrină, iar aceasta stimulează cordul şi contractă venele şi arteriolele.
Inervaţia simpatică a medulosuprarenalei determină secreţia de norepinefrină , dar şi de epinefrină în torentul circulator. Aceşti hormoni produc aceleaşi efecte asupra circulaţiei ca şi stimularea simpatică directă, sistemul de control fiind dual: 1) stimulare nervoasă directă şi 2) efectele indirecte ale norepinefrinei şi/sau epinefrinei din sângele circulant. Angiotensina II
Angiotensina II este o altă substanţă cu efect vasoconstrictor intens. Efectul angiotensinei II este reprezentat de constricţia intensă a arteriolelor mici. Angiotensina II acţionează simultan asupra mai multor arteriole şi induce creşterea rezistenţei periferice totale, determinând astfel creşterea presiunii arteriale. Angiotensina II are rol în reglarea presiunii arteriale. Vasopresina
Vasopresina, denumită şi hormonul antidiuretic, este un agent cu efect vasoconstrictor mai intens decât angiotensina II, reprezintă una dintre cele mai puternice substanţe vasoconstrictoare ale organismului. Vasopresina este sintetizată în neuronii hipotalamici fiind apoi transportată descendent prin axonii neuronilor către hipofiza posterioară, de unde este secretată în sânge. După o hemoragie severă, concentraţia vasopresinei circulante poate creşte suficient de mult pentru a induce creşterea presiunii arteriale. În multe situaţii, acest efect poate restabili valoarea normală a presiunii arteriale. Vasopresina joacă un rol major în creşterea reabsorbţiei apei din tubulii renali înapoi în sânge, contribuind astfel la controlul volumului lichidian al organismului. Datorită acestei funcţii, vasopresina este denumită şi hormonul antidiuretic. Endotelina – un vasoconstrictor puternic în vasele lezate
Endotelina este o altă substanţă cu capacitate de vasoconstricţie asemănătoare angiotensinei şi vasopresinei. Endotelina este prezentă în celulele endoteliale ale vaselor sanguine. Stimulul pentru eliberarea acesteia este lezarea endoteliului. Agenţi vasodilatatori Bradikinina
Mai multe substanţe denumite kinine produc vasodilataţie marcată când sunt sintetizate în sânge şi în lichidele tisulare ale unor organe. Kininele joacă roluri speciale în reglarea fluxului sanguin şi a permeabilităţii capilare pentru lichide la nivelul ţesuturilor inflamate. Bradikinina determină atât vasodilataţie arteriolară marcată cât şi creşterea permeabilităţii capilare. Bradikinina are un rol în reglarea fluxului sanguin tegumentar, precum şi a fluxului sanguin de la nivelul glandelor salivare şi gastrointestinale. Histamina
Histamina este eliberată la nivelul ţesutului lezat sau inflamat, sau dacă la nivelul ţesutului se produce o reacţie alergică. Cea mai mare parte a histaminei provine din mastocitele prezente în ţesuturile lezate şi din bazofilele sanguine. Histamina are un efect vasodilatator puternic asupra arteriolelor şi creşte semnificativ difuziunea către ţesuturi (efect de vasodilatator local şi de producere a edemului). Rolul ionilor şi al altor factori chimici în controlul vascular
Numeroşi ioni şi alţi factori chimici pot produce dilatarea sau constricţia locală a vaselor sanguine. Majoritatea acestor factori prezintă anumite efecte specifice cum ar fi: 1) creşterea concentraţiei ionilor de calciu produce vasoconstricţie; 2) creşterea concentraţiei ionilor de potasiu produce vasodilataţie, 3) creşterea concentraţiei ionilor de magneziu produce vasodilataţie marcată; 4) creşterea concentraţiei ionilor de hidrogen (reducerea pHului) determină dilataţie la nivelul arteriolelor, iar scăderea uşoară a concentraţiei ionilor de hidrogen produce constricţie arteriolară; 5) anionii cu efecte semnificative asupra vaselor sanguine sunt acetatul şi citratul, ambele determină grade uşoare de vasodilataţie; 6) creşterea concentraţiei de CO2 determină vasodilataţie moderată în majoritatea ţesuturilor, însă la nivel cerebral induce vasodilataţie marcată. CO 2 din curentul circulator acţionând asupra centrului vasomotor cerebral, are un efect indirect extrem de puternicm, care se transmite pe cale simpatică şi determină vasoconstricţie generalizată la nivelul întregului organism. ---
